La regolite marziana tenuta insieme da lievito ingegnerizzato e gelatina regge 10-12 MPa alla compressione: la nuova ricetta per stampare case su Marte arriva dall'Hong Kong University of Science and Technology e resiste quanto un calcestruzzo di bassa qualità. Il prototipo è una cupola alta 45 millimetri, larga 30.
La ricetta HKUST: sabbia marziana, mitili e freeze-drying
Il gruppo di Jishen Qiu ha pubblicato i dati sulla rivista Chem Circularity. La regolite marziana simulata fa da massa e struttura; a tenerla insieme sono due ingredienti terrestri: gelatina e lievito ingegnerizzato, rivestito in laboratorio con proteine adesive dello stesso tipo che i mitili usano per ancorarsi agli scogli. La gelatina, oltre a legare gli ingredienti, fornisce il substrato su cui le cellule del lievito crescono.
Il salto tecnico è nell'essiccazione. Uscita dall'ugello della stampante 3D, la miscela incontra le condizioni di freddo estremo e bassa pressione tipiche di Marte: l'acqua congela e passa direttamente allo stato di vapore, lasciando pori microscopici. Il risultato è una schiuma solida e porosa, ottenuta senza forni né alimentazioni elettriche massicce.
L'assenza di trattamento termico è il vero guadagno: rispetto ai processi che fondono i minerali marziani per legarli, la nuova ricetta chiede fra uno e due ordini di grandezza in meno di energia.
10-12 MPa contro i 25 di AstroCrete: il confronto
I 10-12 MPa dell'HKUST sono il limite inferiore del calcestruzzo Portland ordinario, che va da 20 a 32 MPa. Sono anche meno della metà di AstroCrete, il biomateriale marziano sviluppato nel 2021 all'Università di Manchester dal gruppo di Aled Roberts.
AstroCrete usa la sieroalbumina del sangue degli astronauti come legante per la regolite: raggiunge 25 MPa nella versione base e sale a 40 MPa se combinato con l'urea, superando il calcestruzzo comune. Il rovescio della medaglia è biologico: servono fluidi corporei umani, con sei astronauti in sei mesi che producono circa 500 kg di materiale. Comunicato dell'Università di Manchester su AstroCrete
La NASA ha scelto una via ancora diversa. Il prototipo Mars Dune Alpha, stampato in 3D nel 2021 al Johnson Space Center di Houston da ICON per il programma CHAPEA della NASA, usa Lavacrete, una miscela a base di cemento Portland: circa 158 metri quadri di habitat simulato, ma non ancora una vera stampa in situ da sola regolite. Il contratto Project Olympus, che dovrebbe estendere la tecnologia a Luna e Marte, vale 57,2 milioni di dollari fino al 2028.
Sono cifre che raccontano quanto sia diventata competitiva la corsa ai finanziamenti nella ricerca di frontiera, dalle telecomunicazioni fino alla costruzione extraterrestre.
Dai 45 millimetri all'edificio: i tre nodi aperti
Qiu sostiene che il materiale reggerebbe un edificio di due piani sulla Terra e quindi, in teoria, un multipiano su Marte, dove la gravità è circa un terzo. Il salto dalle cupole grandi come un tappo di sughero a una struttura abitabile è però ancora tutto da compiere. I nodi da sciogliere sono tre.
- Dipendenza terrestre: lievito e gelatina restano ingredienti da spedire da Terra; il vantaggio dell'in-situ resource utilisation sulla regolite si riduce se il legante viaggia comunque su razzo.
- Sopravvivenza dei lieviti: manca ogni test in condizioni marziane reali, con radiazioni ionizzanti dovute all'assenza di magnetosfera, cicli termici estremi e perclorati ossidanti nel suolo.
- Riuso: il team parla di riciclo tramite ricrescita del lievito, ma il ciclo chiuso non è ancora stato dimostrato su volumi significativi.
La verifica dei lieviti in ambiente reale dipende dal ritorno di campioni marziani sulla Terra. La cinese missione Tianwen-3, in partenza nel 2028 mira a consegnare 500 grammi di regolite entro luglio 2031: sarebbe il primo lotto disponibile per test biologici realistici, prima che chiunque possa davvero pensare a costruire vere case su Marte con questa ricetta.
Il trasporto di un singolo mattone verso il Pianeta Rosso è stimato in oltre un milione di sterline. Ogni chilo di legante che si produce sul posto vale la corsa aperta fra Hong Kong, Manchester e i laboratori NASA, mentre in parallelo altri fronti come la caccia italiana alla materia oscura con l'esperimento LZ ricordano quanto la ricerca di frontiera dipenda ormai da consorzi internazionali.
Domande frequenti
Che cos'è la 'ricetta HKUST' per costruire case su Marte?
La ricetta sviluppata dall'Hong Kong University of Science and Technology utilizza regolite marziana simulata, gelatina e lievito ingegnerizzato rivestito con proteine adesive simili a quelle dei mitili. Il composto viene stampato in 3D e solidificato tramite freeze-drying, formando una schiuma solida e porosa resistente quanto un calcestruzzo di bassa qualità.
Quali sono i vantaggi energetici della nuova tecnica rispetto ad altri metodi?
La tecnica HKUST non richiede forni né un grande apporto energetico perché sfrutta il congelamento e la sublimazione dell'acqua tipici delle condizioni marziane. Rispetto ai processi tradizionali che fondono i minerali, consuma da uno a due ordini di grandezza in meno di energia.
Come si confronta la resistenza del materiale HKUST con altri materiali simili?
Il materiale HKUST resiste a pressioni di 10-12 MPa, comparabili al limite inferiore del calcestruzzo Portland ordinario, ma inferiori ai 25-40 MPa dell'AstroCrete, un biomateriale che utilizza sieroalbumina umana come legante. Tuttavia, HKUST non richiede fluidi corporei umani per la produzione.
Quali sono le principali sfide ancora da superare per costruire case su Marte con questa tecnologia?
Le sfide includono la necessità di trasportare gelatina e lievito dalla Terra, la mancanza di test sulla sopravvivenza dei lieviti in condizioni marziane reali e la necessità di dimostrare il riciclo efficace del lievito su larga scala. Inoltre, manca ancora la verifica della scalabilità dal prototipo a una struttura abitabile.
Quando sarà possibile testare il materiale HKUST in condizioni marziane reali?
Il test realistico dipenderà dal ritorno di campioni di regolite marziana, previsto per il 2031 con la missione cinese Tianwen-3. Solo allora sarà possibile valutare la sopravvivenza dei lieviti e l'efficacia del materiale in ambiente marziano.
